Diagnosi di muratura, calcestruzzo e legno tramite ... - diagnosi di... · elementi murari portanti...

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32 Il Giornale delle Prove non Distruttive Monitoraggio Diagnostica 1/2009 Parole chiave: georadar, umidità, monitoraggio, diagno- si, muratura, ponte, arco, scalzamento, pila, legno, guai- ne, calcestruzzo post-compresso Introduzione Si presentano alcuni casi sperimentali e applicazioni inno- vative della tecnica radar in ambito di materiali e strutture architettoniche e civili. Gli esempi derivano da attività di ricerca condotta in sito, o in laboratorio su elementi strut- turali prelevati in sito. Parte delle esperienze descritte sono confluite in documenti tecnici e linee guida interna- zionali dedicate alla tecnica radar e alle sue applicazioni in architettura e ingegneria civile. Lo scopo del contributo è favorire la conoscenza delle possibilità applicative della tecnica e del suo potenziale verso nuove applicazioni, in particolare per il controllo di qualità e la valutazione dello stato conservativo di infrastrutture di trasporto, strutture civili e architettoniche, beni culturali immobili. Nono- stante i miglioramenti della strumentazione e del software di elaborazione dati, e il fatto che la visualizzazione dati avvenga solitamente in forma di immagini bidimensiona- li, il georadar rimane una tecnica d’indagine diagnostica la cui corretta applicazione in sito, processamento ed in- terpretazione dati richiede una notevole esperienza e una stretta collaborazione con il professionista responsabile dell’oggetto d’indagine. I risultati radar, solitamente vi- sualizzati in forma di radargrammi, non sono direttamen- te interpretabili dagli utenti finali come si farebbe con un disegno architettonico o strutturale o con una fotografia, perché le forme e profondità reali delle interfacce di ri- flessione individuate sono alterate dalle variazioni di ve- locità di propagazione del segnale radar nei vari materiali e anche dalla forma del cono di propagazione del fronte d’onda dell’impulso radar dall’antenna trasmittente, che creano artefatti nel radargramma. A fronte di una mag- giore diffusione e richiesta di questa tecnica, anche grazie alla recente normativa tecnica italiana delle costruzioni e alle sue linee guida applicative dedicate ai beni culturali, Soprintendenti, proprietari, conservatori, professioni- sti, etc., solitamente non specialisti della tecnica, hanno necessità di conoscere le basi del radar e familiarizzarsi con la tecnica per poterne apprezzare i risultati. Per i casi esposti nei seguenti paragrafi si presentano sinteticamen- te le problematiche e gli elementi per un avvicinamento all’interpretazione dei dati visualizzati. Identificazione di umidità da risalita capillare nella muratura Il trasporto di umidità in strutture murarie è un problema no- tevole sia per il progettista sia per gli occupanti dell’edificio. Oltre al danno estetico, in climi freddi soggetti a gelo e disgelo il fenomeno può condurre a problemi di durabilità e degrado della muratura. Solitamente, una delle aree maggiormente in- teressate dal fenomeno è il piede della struttura dove la risalita capillare di umidità dalle fondazioni si unisce sovente al tra- sporto di sali disciolti che, cristallizzandosi con l’evaporazione dell’acqua, incrementano il progredire del danno. Il problema è diffuso in strutture murarie storiche ma non solo. Tuttavia si incontrano difficoltà a valutare il fenomeno quantitativamen- te, a monitorare il movimento di umidità e misurare l’altezza effettiva di risalita capillare nella sezione muraria (Fig. 1). I metodi esistenti includono misuratori di umidità dell’aria, il prelievo di campioni e le ispezioni, tecniche che hanno però limitazioni evidenti. L’impiego del georadar si è dimostrato invece un rapido ed efficace metodo di rilievo in sito per questi scopi in edifici murari di laterizio, lapideo o blocchi cementizi su pareti di spessore dai 25 ai 40 cm e oltre [1], nei quali è possibile mi- surare le variazioni di velocità di propagazione dei segnali elettromagnetici attraverso la muratura. Ciò è dovuto alla variazione di costante dielettrica nella muratura in presenza di acqua nei pori dei materiali. La fig. 2 sopra, ottenuta in modalità di riflessione del segnale con antenna di frequenza 900 MHz, mostra un radargramma in visualizzazione wig- gle plot da una linea di scansione verticale lungo la parete muraria da un’altezza di circa 2 m fino al piano di campa- gna in basso. Iniziando dal basso nell’immagine, è possibile riconoscere dai dati l’altezza della zona satura di umidità (indicata col numero 1) dalla quota inferiore del radargram- ma fino alla quota del pavimento (le acquisizioni sono state effettuate dall’esterno dell’edificio). Questa è seguita dalla zona di muratura parzialmente satura da umidità di risalita capillare (porzione 2, in cui il tempo di riflessione dal retro della parete si riduce progressivamente con l’incremento di quota) e dalla zona asciutta 3 più in alto. Quest’ultima è ca- ratterizzata da un tempo di riflessione costante e una ridot- ta attenuazione del segnale rispetto alle zone precedenti. Il confronto tra l’analisi dei dati radar e l’esito delle ispezioni visuali ha indicato che, mentre l’ispezione consente di os- servare solo la quota della muratura completamente satura, il radar fornisce un rilievo più completo della situazione re- ale dimostrando che, nell’interno della sezione muraria, il Diagnosi di muratura, calcestruzzo e legno tramite georadar per la valutazione e conservazione di costruzioni e infrastrutture Camilla Colla DISTART, Dip. di Ingegneria delle Strutture, Trasporti, Acque e Rilevamento del Territorio Facoltà di Ingegneria, Università di Bologna V.le Risorgimento, 2 - 40136 Bologna - [email protected] Key words: Ground penetrating radar (GPR), monitoring, masonry, concrete

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Parole chiave: georadar, umidità, monitoraggio, diagno-si, muratura, ponte, arco, scalzamento, pila, legno, guai-ne, calcestruzzo post-compresso

IntroduzioneSi presentano alcuni casi sperimentali e applicazioni inno-vative della tecnica radar in ambito di materiali e strutture architettoniche e civili. Gli esempi derivano da attività di ricerca condotta in sito, o in laboratorio su elementi strut-turali prelevati in sito. Parte delle esperienze descritte sono confluite in documenti tecnici e linee guida interna-zionali dedicate alla tecnica radar e alle sue applicazioni in architettura e ingegneria civile. Lo scopo del contributo è favorire la conoscenza delle possibilità applicative della tecnica e del suo potenziale verso nuove applicazioni, in particolare per il controllo di qualità e la valutazione dello stato conservativo di infrastrutture di trasporto, strutture civili e architettoniche, beni culturali immobili. Nono-stante i miglioramenti della strumentazione e del software di elaborazione dati, e il fatto che la visualizzazione dati avvenga solitamente in forma di immagini bidimensiona-li, il georadar rimane una tecnica d’indagine diagnostica la cui corretta applicazione in sito, processamento ed in-terpretazione dati richiede una notevole esperienza e una stretta collaborazione con il professionista responsabile dell’oggetto d’indagine. I risultati radar, solitamente vi-sualizzati in forma di radargrammi, non sono direttamen-te interpretabili dagli utenti finali come si farebbe con un disegno architettonico o strutturale o con una fotografia, perché le forme e profondità reali delle interfacce di ri-flessione individuate sono alterate dalle variazioni di ve-locità di propagazione del segnale radar nei vari materiali e anche dalla forma del cono di propagazione del fronte d’onda dell’impulso radar dall’antenna trasmittente, che creano artefatti nel radargramma. A fronte di una mag-giore diffusione e richiesta di questa tecnica, anche grazie alla recente normativa tecnica italiana delle costruzioni e alle sue linee guida applicative dedicate ai beni culturali, Soprintendenti, proprietari, conservatori, professioni-sti, etc., solitamente non specialisti della tecnica, hanno necessità di conoscere le basi del radar e familiarizzarsi con la tecnica per poterne apprezzare i risultati. Per i casi esposti nei seguenti paragrafi si presentano sinteticamen-te le problematiche e gli elementi per un avvicinamento all’interpretazione dei dati visualizzati.

Identificazione di umidità da risalita capillare nella muraturaIl trasporto di umidità in strutture murarie è un problema no-tevole sia per il progettista sia per gli occupanti dell’edificio. Oltre al danno estetico, in climi freddi soggetti a gelo e disgelo il fenomeno può condurre a problemi di durabilità e degrado della muratura. Solitamente, una delle aree maggiormente in-teressate dal fenomeno è il piede della struttura dove la risalita capillare di umidità dalle fondazioni si unisce sovente al tra-sporto di sali disciolti che, cristallizzandosi con l’evaporazione dell’acqua, incrementano il progredire del danno. Il problema è diffuso in strutture murarie storiche ma non solo. Tuttavia si incontrano difficoltà a valutare il fenomeno quantitativamen-te, a monitorare il movimento di umidità e misurare l’altezza effettiva di risalita capillare nella sezione muraria (Fig. 1). I metodi esistenti includono misuratori di umidità dell’aria, il prelievo di campioni e le ispezioni, tecniche che hanno però limitazioni evidenti.L’impiego del georadar si è dimostrato invece un rapido ed efficace metodo di rilievo in sito per questi scopi in edifici murari di laterizio, lapideo o blocchi cementizi su pareti di spessore dai 25 ai 40 cm e oltre [1], nei quali è possibile mi-surare le variazioni di velocità di propagazione dei segnali elettromagnetici attraverso la muratura. Ciò è dovuto alla variazione di costante dielettrica nella muratura in presenza di acqua nei pori dei materiali. La fig. 2 sopra, ottenuta in modalità di riflessione del segnale con antenna di frequenza 900 MHz, mostra un radargramma in visualizzazione wig-gle plot da una linea di scansione verticale lungo la parete muraria da un’altezza di circa 2 m fino al piano di campa-gna in basso. Iniziando dal basso nell’immagine, è possibile riconoscere dai dati l’altezza della zona satura di umidità (indicata col numero 1) dalla quota inferiore del radargram-ma fino alla quota del pavimento (le acquisizioni sono state effettuate dall’esterno dell’edificio). Questa è seguita dalla zona di muratura parzialmente satura da umidità di risalita capillare (porzione 2, in cui il tempo di riflessione dal retro della parete si riduce progressivamente con l’incremento di quota) e dalla zona asciutta 3 più in alto. Quest’ultima è ca-ratterizzata da un tempo di riflessione costante e una ridot-ta attenuazione del segnale rispetto alle zone precedenti. Il confronto tra l’analisi dei dati radar e l’esito delle ispezioni visuali ha indicato che, mentre l’ispezione consente di os-servare solo la quota della muratura completamente satura, il radar fornisce un rilievo più completo della situazione re-ale dimostrando che, nell’interno della sezione muraria, il

Diagnosi di muratura, calcestruzzo e legno tramite georadar per la valutazione e conservazione

di costruzioni e infrastruttureCamilla Colla

DISTART, Dip. di Ingegneria delle Strutture, Trasporti, Acque e Rilevamento del Territorio Facoltà di Ingegneria, Università di Bologna

V.le Risorgimento, 2 - 40136 Bologna - [email protected]

Key words: Ground penetrating radar (GPR), monitoring, masonry, concrete

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livello di risalita d’umidità è maggiore di quanto non appaia dall’ispezione delle superfici. Per il monitoraggio del feno-meno, è da tener presente che sia la costante dielettrica del materiale, sia la sua conduttività aumentano all’aumentare del contenuto d’acqua. In presenza di sali disciolti, poi, la conduttività incrementa ulteriormente, e l’attenuazione del segnale diviene considerevole, senza alterare proporzional-mente la costante dielettrica (fig. 2, sotto).

Fig. 1 – Dettaglio dell’avan-zato degrado murario visibile sulla superficie di una parete in pietra, dovuto al trasporto di umidità e alla cristallizzazione di sali in essa contenuti (sopra). Determinazione dell’altezza apparente di risalita capillare, tramite ispezioni fisiche e vi-suali (a sinistra) [1].

Fig. 2 – Radargrammi da due linee di scansione verticale su mu-ratura, con risalita capillare d’acqua (sopra), ed elevata conduttività (sotto) [1].

Indagini di ponti ad arco in muraturaI ponti ad arco in muratura, strutture costruite fin circa alla metà del secolo scorso, sono ancora presenti in gran-dissima percentuale nel sistema viabilistico e ferroviario primario del nostro Paese e di moltissimi Paesi nel mon-do. La necessità della loro manutenzione e la valutazione della loro sicurezza pone il problema di quali dati siano disponibili per ogni struttura. Qualora non siano dispo-nibili dati di progetto (indicazioni descrittive, disegni di progetto, fotografie delle fasi di costruzione) è perfi-no difficile per l’ingegnere contemporaneo, riconoscere quale sia la tipologia costruttiva del ponte considerato, mentre sarebbe inoltre necessario per una corretta valu-tazione numerica, conoscere quali siano gli spessori degli elementi murari portanti (timpani, volte, murature delle pile e delle spalle, …), se siano presenti rastremazioni e variazioni interne di geometria non rilevabili dall’ispezio-ne visuale, quale sia la natura del riempimento della volta, etc. Il radar ha il potenziale per poter essere applicato in sito per discriminare quantomeno tra alternative di tipo-logie costruttive o per poter misurare variazioni di spesso-ri e presenza di difetti come pure di muri interni o cavità con funzione di irrigidimento e/o di alleggerimento. La fig. 3 mostra un radargramma da una linea di scansione verticale su parapetto e muro di timpano di un ponte ad una arcata in muratura lapidea [2]. Il parapetto in pietra è alto 1,1 m e spesso 0,3 m. Il rilievo, condotto con una an-tenna di frequenza 900 MHz in modalità di riflessione del segnale in una finestra temporale di 20 ns, ha teso in que-sto caso ad indagare lo spessore e la condizione del muro di parapetto e del timpano, e in particolare se il timpano avesse spessore variabile lungo il suo sviluppo verticale.

Fig. 3 - Radargramma da una linea verti-cale (indicata dalla freccia verticale nel di-segno sopra) su parapetto e muro di timpano di un ponte di pietra [2].

Nel muro di parapetto, è stato misurato un tempo di rifles-sione di 4,93 ns (velocità del segnale radar pari a 0,125 m/ns). In prossimità del livello del piano carrabile, nel timpa-no è stato registrato un leggero incremento del tempo di volo, attribuibile ad un più alto contenuto di umidità (velo-cità del segnale 0,105 m/ns). Più in basso nel timpano, in-vece, la riflessione dal retro del muro avviene ad un tempo

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decisamente maggiore. In una diversa situazione invece, i rilievi radar hanno consentito di visualizzare cavità presenti all’estradosso delle volte di un ponte storico pluricampata in muratura di laterizio, e aventi funzione di alleggerimen-to del carico sulle fondazioni. Il radargramma in figura 4, post-processato tramite background removal, è stato ac-quisito con antenna di frequenza centrale nominale di 500 MHz e finestra temporale di 25 ns, lungo una linea di rilie-vo trasversale alla carreggiata. Esso mostra in sezione verti-cale, le stratificazioni al di sotto del manto stradale e, a circa 12 ns sulla scala verticale del tempo di riflessione, 3 distinte convessità (una 4° è parzialmente visibile sulla sinistra del radargramma) in corrispondenza delle voltine di copertura delle camere di alleggerimento presenti al di sopra delle arcate del ponte. Tali camere corrono dunque parallele alla direzione del ponte: la totalità dei dati del rilievo radar ha messo in evidenza che esse non sono presenti in chiave agli archi mentre hanno massima profondità sopra le pile e le spalle del ponte. L’informazione così raccolta ha permesso di riconoscere la tipologia costruttiva del ponte in oggetto, ed è di fondamentale importanza per il professionista re-sponsabile della verifica strutturale.

Fig. 4 - Radargramma in corrispondenza di una sezio-ne verticale trasversale alla carreggiata di un ponte storico in muratura. La lunghezza della linea di rilievo (circa 5 m) è indicata dalla freccia nel disegno (sotto) che mostra una sezione verticale del ponte, in prossimità di una pila.

Indagine dello scalzamento delle pile di pontiI metodi tradizionali di misura del profilo dell’alveo di un corso d’acqua in prossimità di un ponte si avvalgono o di sondaggi a mezzo di aste da una barca o di sub specializ-zati. La limitazione più evidente di un tale approccio è che le informazioni così raccolte forniscono solo la situazione al momento del rilievo. In alternativa, trasduttori sonar o strumentazione per la riflettometria in domino tem-po possono essere applicati alla struttura del ponte con l’obiettivo di monitorare l’erosione dell’alveo nella sua evoluzione. Questo approccio richiede che tutti i ponti a rischio siano strumentati.Lo scopo di un rilievo radar per lo scalzamento delle pile, è mappare la topografia dell’alveo nella vicinanza del ponte e determinare lo spessore di sedimenti depositati

attorno alle pile. In condizioni favorevoli di conduttivi-tà dei materiali, la tecnica GPR può essere utilizzata sia per identificare il profilo di alveo attuale (Fig. 5), sia la conformazione di precedenti scalzamenti, risultato del deposito di materiale nei punti erosi, dopo il momento di massima piena, col rallentamento della velocità della corrente. I dati di figura 6, acquisiti con antenna da 500 MHz ad un sito con bassa conduttività dell’acqua, rivela-no la notevole profondità dello scalzamento a monte di una pila al momento delle indagini, ed evidenziano, inol-tre, la sedimentazione di riempimento della buca dovuta a scalzamenti pregressi. Il letto del fiume, profondo circa 0.2 m per la maggior parte della lunghezza di rilievo, in corrispondenza della pila registra una depressione fino a 1,4 m dalla superficie dell’acqua. Al di sotto di questa buca di erosione dell’alveo formata dalla corrente d’acqua che circola contro e attorno alla pila, c’è una zona di rifles-sioni non presenti altrove nel radargramma. Queste sono il risultato di materiale che ha parzialmente riempito la depressione creata da una piena precedente e che potreb-be aver raggiunto la profondità di 2,6 m rispetto al pelo dell’acqua indicato.Una tale azione di monitoraggio GPR, più veloce ed eco-nomica di altri metodi di indagine, consentirebbe di met-tere in luce quali ponti siano a rischio di dissesto e richie-dano opera di manutenzione dell’alveo. In questo tipo di indagini sono tuttavia da tener presenti parametri tecnici quali la conduttività dell’acqua e il tipo di materiale in al-veo, dai quali dipende, per esempio, la scelta dell’antenna da adottarsi e la profondità di penetrazione. Dal punto di vista pratico poi, numerosi fattori determinano l’applica-bilità georadar per l’uso specifico di prova e le modalità operative da adottarsi: la velocità della corrente, la lar-ghezza del fiume, le variazioni nella profondità dell’acqua, e l’accesso all’alveo.

Fig. 5 – Lo scalzamento è l’erosione del terreno che si verifica in al-veo attorno alle pile o alle spalle di un ponte a causa dell’azione della corrente fluviale [3]. I vortici d’acqua contro la pila causano l’erosione del terreno alla base (a sinistra). Esempio di dati radar con antenna di frequenza 100 MHz e finestra temporale di 400 ns: il letto del fiume si trova ad una profondità di 5 m. L’altissima conduttività dell’acqua riduce la penetrazione del segnale che non mostra riflessioni dal terreno di alveo ma ne restituisce solo il profilo [4] (a destra).

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Fig. 6 – Linea di rilievo radar trasversale al fiume, circa 1-2 m a monte della pila del ponte, con antenna 500 MHz. La scala orizzon-tale è compressa per mostrare tutta la larghezza dell’alveo [4].

Indagine di elementi lignei storiciLa diagnostica lignea in sito di elementi strutturali è spesso problematica in quanto gli elementi non sono facilmente accessibili e le procedure diagnostiche disponibili sono ela-borate e dispendiose in termini di tempo di ispezione ed acquisizione dei dati. Le forme di degrado materico, spesso associate a variazioni del contenuto di umidità del legno, e la necessità di utilizzo di metodiche più rapide specialmen-te nella fase di raccolta dati in cantiere, pongono in parti-colare evidenza il potenziale applicativo in sito del georadar per la scansione rapida delle porzioni accessibili di interi elementi lignei facenti parte di strutture di orizzontamento o di copertura di edifici. Lo sviluppo della strumentazione radar, con la diffusione di antenne ad alta frequenza e ri-soluzione, e la sensibilità della tecnica alle variazioni delle proprietà dielettriche del materiale se in presenza di para-metri termoigrometrici alterati, di cavità e vuoti hanno reso possibile il successo di alcune applicazioni sperimentali. In uno studio di laboratorio su una trave di abete rosso a se-zione rettangolare con smussi è stata indagata la capacità del radar di risolvere le disomogeneità tipiche del legno di coni-fera e le aree di degrado presenti. Infatti, la trave, che costi-tuiva la catena di una capriata smantellata dalla copertura di un edificio storico, presentava all’ispezione visuale, una larga area all’intradosso con avanzato degrado da carie bruna e per-dita di materiale. Le dimensioni della trave in sezione erano in sezione di circa 0,26 m x 0,28 m e la lunghezza della por-zione presente in laboratorio, di circa 5,5 m (Fig. 7). Dopo il trasporto in laboratorio, la lunga permanenza in condizioni di bassa umidità, aveva portato il legno a stabilizzarsi su va-lori igrometrici inferiori al 14%. La scansione radar è stata effettuata con antenna di frequenza nominale centrale di 2300 MHz in direzione estradosso-intradosso, lungo lo sviluppo longitudinale della trave, in modalità di riflessione del segnale utilizzando una finestra temporale di 4 ns (Fig. 8). I dati hanno rivelato una grande ricchezza di particolari nell’interno della sezione lignea, sia per quanto riguarda le interfacce di rifles-sione rilevate, sia discontinuità più localizzate e che l’ispezione visuale ha messo in relazione in gran parte con i palchi di nodi presenti nella trave (Fig. 9). La riflessione dall’intradosso della trave ha permesso di misurare una velocità di propagazione del segnale di circa 0,2 m/ns: si noti al riguardo, nel centro del radargramma, la linea presente a circa 3,5 ns sulla scala tem-porale e che si porta a circa 3 ns sulla destra dell’immagine.

Fig. 7 – La trave in laboratorio dopo lo smontaggio da una capriata storica

Fig. 8 – Radargramma grezzo (sopra), e dopo background removal (sotto), acquisito lungo la trave di legno: il filtraggio eseguito mette in evidenza le interfacce di riflessione e le iperboli di diffrazione che nei dati grezzi erano sovrastati dall’intensità della riflessione superficiale e dal ringing del segnale.

Fig. 9 – Radargramma post-processato tramite background removal e correzione delle ampiezze.

Localizzazione di guaine di post-compressioneElementi strutturali di calcestruzzo post-compresso sono largamente diffusi in strutture e infrastrutture di grande luce. La diagnosi non distruttiva dello stato di riempi-mento delle guaine di post-compressione è una proble-matica ancora non risolta, e rilevante per la sicurezza del bene e delle persone perché, in caso di ingresso di acqua e altri agenti aggressivi nelle guaine, la corrosione di trefoli e cavi avviene senza segni esterni evidenti del degrado in atto, ed il collasso dell’elemento o della struttura post-compressa accade poi in maniera improvvisa. L’approccio più attuale all’indagine diagnostica di guaine metalliche contempla l’impiego combinato di più metodiche non

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distruttive: non avendo il segnale elettromagnetico la ca-pacità di attraversare la lamiera metallica delle guaine, è possibile applicare il georadar, per rilevare con precisione la posizione laterale e la profondità nel calcestruzzo delle guaine, mentre un metodo acustico quale l’impact-echo o la tomografia sonica possono essere impiegati per indaga-re la presenza ed estensione di vuoti di malta all’interno delle guaine [5]. La malta iniettata nelle guaine dopo la messa in tensione dei cavi ha, infatti, lo scopo di proteg-gere la superficie dei cavi da ambienti umidi o aggressivi e prevenire quindi la corrosione e la progressiva riduzione di sezione di questi elementi metallici portanti.La Fig. 10 presenta un radargramma grezzo di 1,8 m di lun-ghezza, acquisito con antenna di frequenza 2,3 GHz e fine-stra temporale di 8 ns, su una soletta di calcestruzzo di 28 cm di spessore, contenente 3 guaine di post-compressione. Si evince dalla sezione della soletta, lunga 2,3 m e disegnata nella stessa scala del radargramma, che sono presenti ma-glie di armatura all’intradosso e all’estradosso della soletta, i cui ferri hanno passo di 20 cm. Sono inoltre presenti le 3 guaine di lamiera corrugata, ad interspazio di 60 cm, aventi diametro di 75 mm, alle profondità di progetto di 8, 10 e 5 cm (da sinistra a destra). Il radargramma in toni di grigio mostra superiormente linee orizzontali bianche e nere dovu-te alla riflessione di grande intensità alla superficie del calce-struzzo e al ringing del segnale. Sono pure presenti 9 piccole iperboli di diffrazione disposte in linea orizzontale appena sotto la riflessione superficiale e dovute alla presenza di 9 ferri di armatura della rete elettrosaldata superiore, disposti trasversalmente rispetto alla linea di rilievo radar. Inferior-mente a queste, ossia a profondità maggiore, sono rilevabili 3 iperboli di maggiore dimensione e profondità variabile, che corrispondono alla posizione delle guaine metalliche cerca-te. Si noti come l’intensità del segnale dalle guaine decresca rapidamente all’aumentare della profondità nel calcestruz-zo. L’alta risoluzione consentita dalla frequenza dell’anten-na utilizzata per il rilievo e la calibrazione della velocità di propagazione del segnale radar effettuata (velocità misurata di 0,101 m/ns) hanno consentito di misurare leggere diver-genze in posizione laterale e verticale delle guaine rispetto al disegno di progetto, e di seguirne quindi con maggiore precisione il profilo durante i successivi rilievi impact-echo.

Fig. 10 – Radargramma grezzo dalla linea in mezzeria al provino, trasversalmente alle guaine

Alcune indicazioni sui contenuti della relazione di prova di indagini GPRI committenti di indagini e novelli utenti di dati radar hanno spesso due dubbi: se questa tecnica sia la giusta

scelta per il caso in esame e cosa dovrebbe essere incluso nella relazione finale delle indagini. Non si può dare una risposta al primo quesito perché successo, modalità ope-rative e procedure d’indagine radar variano quasi da caso a caso in funzione di una serie di fattori, quali gli scopi di prova, le condizioni di cantiere/campagna, le caratte-ristiche dell’oggetto di indagine e dei difetti/discontinu-ità cercati, le proprietà dei materiali, etc., e la trattazione travalicherebbe scopi e ampiezza di questo contributo. Si cercherà invece di rispondere al secondo quesito, traendo dalla personale esperienza di studio, lavoro e ricerca, in parte confluita in documenti tecnici [6-10] attraverso la partecipazione a gruppi di lavoro internazionali o esteri dedicati alla stesura di linee guida sull’uso del radar in ar-chitettura e ingegneria civile.Nella relazione di prova è bene iniziare affermando se le indagini radar siano state condotte conformemente a norme o linee guida esistenti e alle raccomandazioni ivi contenute. In particolare, si dovranno mettere in risalto eventuali deviazioni da tali indicazioni. In mancanza in Italia di linee guida specificamente dedicate all’applica-zione della tecnica radar, operatori e utenti potranno fare riferimento a norme e documenti esteri. L’elenco riporta-to in bibliografia [6-15] non è esaustivo. La relazione dovrebbe dunque contenere almeno i se-guenti dati e informazioni:a - data, ora, luogo e condizioni climatiche al momento

delle indagini;b - età e breve descrizione dell’oggetto delle indagini al

momento delle prove, con foto e scopi di indagine;c - informazioni rilevanti e disponibili sulla costruzione

o elemento indagato, i suoi materiali, l’eventuale si-tuazione di degrado e condizione della superficie di prova. In alternativa, indicare dove reperire tale infor-mazione (è opportuno che siano sempre differenziate chiaramente l’informazione e le conoscenze relative all’oggetto raccolte e comunicate prima delle acquisi-zioni, da quelle acquisite durante la registrazione dati e attraverso la loro analisi);

d - strumentazione radar utilizzata (marca, tipo, antenne e loro frequenza nominale centrale, accessori, parti-colarità), descrizione della configurazione d’utilizzo delle antenne, dei parametri di registrazione dei dati, di particolari procedure operative adottate durante le acquisizioni, per esempio per il posizionamento delle antenne o delle linee di rilievo; documentazione fo-tografica delle acquisizioni; sarebbe opportuno anche, ove significativo, motivare la scelta della frequenza delle antenne;

e – viste, schizzi o disegni tecnici generali e di dettaglio con indicazione delle posizioni di misura, delle linee o griglie di rilievo radar, loro lunghezze e verso lungo la direzione di prova (con quota dal piano di calpestio, per prove su pareti o altre superfici verticali), moti-vazioni di tali scelte; per opere in cemento armato o precompresso, indicazione di progetto della posizione e distanza delle armature;

f - descrizione della sequenza di filtraggi e correzioni effettuate in fase di analisi e post-processing dei dati

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(incluso la correzione topografica, ove necessaria), e indicazione del software utilizzato;

g - visualizzazione dei dati (o di esempi adeguati dei dati) in forma di radargrammi, o di sezioni temporali (piani di sezione paralleli alla superficie di prova) o come vo-lume dei dati e loro porzioni (a seconda delle modalità di acquisizione adottate); le singole immagini saranno fornite di legenda colori delle ampiezze del segnale e adeguatamente commentate attraverso la sovrapposi-zione di etichette, frecce e altri segni opportuni; i va-lori sugli assi orizzontale e verticale dovranno risultare leggibili e i parametri di visualizzazione saranno indi-cati in didascalia;

h - presentazione dei risultati secondo l’importanza de-gli scopi di prova, attraverso prospetti, piante, sezioni con indicazione delle profondità (temporali o, meglio, metriche) degli spessori degli strati, della posizione, estensione e tipo di aree di degrado, disomogeneità o difetti (inclusioni, delaminazioni, distacchi, giunti e crepe superficiali, rappezzi, altri difetti e particolari-tà); ricapitolazione dei risultati delle indagini attraver-so tabelle;

i - le immagini di visualizzazione dei dati e di presentazio-ne dei risultati saranno adeguatamente commentate e non mancheranno considerazioni conclusive sull’esito delle indagini.

l - In talune situazioni, può essere suggerito di compiere indagini aggiuntive, se necessarie per specifici obietti-vi di prova.

Bibliografia[1] Binda, L., Colla, C. & Forde, M.C. “Identification of

moisture capillarity in masonry using digital impulse radar”, J. Construction & Building Materials, 1994, Vol. 8, No. 2, 101-107.

[2] Colla, C., McCann, D.M., Forde, M.C., Das, P.C., Batchelor, A.J., “Radar tomography of masonry arch bridges”, Proc. VII Int. Conf. Structural Faults and Repair -’97, Assembly Room, Edinburgh, 8-10 July 1997, Engineering Technics Press, vol. 1, 143-153

[3] Farraday, R.V. and F.G. Charlton, Hydraulic factors in bridge design. 1983: Hydraulics Research, Wallingford.

[4] Davidson, N.C., Forde, M.C., Hardy, M.S.A., McCann, D.M., Colla, C., Clark, M., Broughton, K.J., Das, P.C., “Field trials to establish accuracy of radar for scour de-tection”, Proc. VII Int. Conf. Structural Faults and Repair -’97, Assembly Room, Edinburgh, 8-10 July 1997, En-gineering Technics Press, vol. 1, 171-178.

[5] Colla, C., “Improving the accuracy of impact-echo in testing post-tensioning ducts” Proc. of 29th annual Review of Progress in QNDE Conference, Bellingham,

WA, July 14 - 19, 2002. Edited by D. O. Thomp-son, D.E. Chimenti, American Institute of Physics, 657,Melville, New York, 2003, Vol. 22B, pp. 1185-1192

[6] Colla, C., Forde, M.C., McCann, D.M., “Non-de-structive investigation of masonry arch bridges”, (ap-peared anonymous as Department of Transport De-partmental Standard, HMSO, London, UK, 1998)

[7] BA 86/04: Advice Notes on The Non-Destructive Testing of Highway Structures, in Design Manual For Roads And Bridges, Volume 3 Highway Structures - In-spection And Maintenance: Section 1 Inspection: Part 7, 2004. The Highway Agency, London, UK.

[8] MS-D.3 Radar investigation of masonry, RILEM Ma-terials and Structures, April 2001, Vol. 34 (237), 14 pp, Recommendations of RILEM TC 127 MS Commit-tee: Tests for masonry materials and structures.

[9] Merkblatt B10, Merkblatt über das Radarverfahren zur Zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen, Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prü-fung e.V. (DGZfP), 1e Ausgabe, Nov. 2001 (Speci-(DGZfP), 1e Ausgabe, Nov. 2001 (Speci-), 1e Ausgabe, Nov. 2001 (Speci-(Speci-ficazioni sull’uso della tecnica radar per prove non distruttive in ingegneria civile, Associazione Tede-sca Prove non Distruttive, Gruppo di lavoro Prove non distruttive in Ingegneria Civile, 1° edizione, Berlino).

[10] Richtlinie für die Anwendung der zerstörungsfre-ien Prüfung von Tunnelinnenschalen (RI-ZFP-TU), Verkehrsblatt-Dokument Nr. S 1050- Vers. 03/01, Bundesanstalt für Straßenwesen, Germania, Ausgabe 2001. (Lineeguida per l’applicazione di prove non distruttive a rivestimenti di gallerie, Istituto federale per le infrastrutture di trasporto, edizione 2001).

[11] Design Manual for Roads and Bridges, DMRB, Vol-ume 7: Pavement design and maintenance, 2001, The Highway Agency, London, UK.

[12] ASTM D6087-08, Standard test method for evalu- ASTM D6087-08, Standard test method for evalu-ating asphalt-covered concrete bridge decks using ground penetrating radar.

[13] ASTM D4748-06, Standard test method for deter-mining the thickness of bound pavement layers using short-pulse radar.

[14] ASTM D6429-(R2006), Standard guide for selecting surface geophysical methods.

[15] ASTM D6432-(R2005), Standard guide for using the surface ground penetrating radar method for subsur-face investigation.

[16] AASHTO R 37-04, Standard Recommended Prac-tice for Application of Ground Penetrating Radar (GPR) to Highways.

[17] ACI 228.2R-98, Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete in Structures